PAGEPAGE7可逆反應與化學平衡狀態一、選擇題1．在已達到平衡的可逆反應2SO2＋O22SO3中，充入由18O組成的氧氣一段時間后，18O存在于下列物質中的()A．多余的氧氣中B．生成的三氧化硫中C．氧氣和二氧化硫中D．三種物質中解析：選D充入18O2后，正向移動生成含18O的SO3，由于反應的可逆性，SO3又分解生成SO2、O2，各物質中均含18O。2．在肯定條件下，使SO2和O2在一密閉容器中進行反應，下列說法中不正確的是()A．隨著反應的進行，正反應速率漸漸減小，最終為零B．隨著反應的進行，正反應速率漸漸減小，最終不變C．隨著反應的進行，逆反應速率漸漸增大，最終不變D．反應起先時，正反應速率最大，逆反應速率為零解析：選A依據化學平衡的建立過程可知：反應從正反應方向起先，v正最大，v逆＝0，最終達平衡時，v正＝v逆≠0。3．肯定條件下，在密閉容器中，能表示反應X(g)＋2Y(g)2Z(g)肯定達到化學平衡狀態的是()①X、Y、Z的物質的量之比為1∶2∶2②X、Y、Z的濃度不再發生變更③容器中的壓強不再發生變更④單位時間內生成nmolZ，同時生成2nmolYA．①②B．①④C．②③D．③④解析：選C在肯定條件下，可逆反應X(g)＋2Y(g)2Z(g)達到平衡狀態時，正反應速率等于逆反應速率，單位時間內X、Y、Z各自生成的物質的量等于其消耗的物質的量，X、Y、Z的濃度不再發生變更，容器中的壓強不再發生變更，但X、Y、Z的物質的量之比不肯定等于化學計量數之比。4.如圖是可逆反應X2＋3Y22Z在反應過程中的反應速率(v)與時間(t)的關系曲線，下列敘述正確的是()A．t1時，只有正方向反應B．0～t1，c(Z)在減小C．t2～t3，反應不再進行D．t2～t3，各物質的濃度不再發生變更解析：選D依據v-t圖像，對于該可逆反應，t1時刻正、逆反應都在進行，0～t1時段v正>v逆，c(Z)在增大；t2時刻v正＝v逆，說明反應達到化學平衡狀態，t2～t3時段，反應仍在進行，但由于v正＝v逆，所以各物質的濃度不再發生變更。5．在肯定條件下，容器內某一反應M、N的物質的量隨反應時間變更的曲線如圖所示，下列表述中正確的是()A．反應的化學方程式為2MNB．t2時，正、逆反應速率相等，達到平衡C．t3時，正反應速率大于逆反應速率D．t1時，N的濃度是M的濃度的2倍解析：選D由圖像知，O～t2時間內N的濃度的變更量是M濃度的變更量的2倍，可得反應的方程式為2NM；t2時刻體系并未達到平衡，故正反應速率與逆反應速率不相等；t3時刻反應已達到平衡，此時v正＝v逆，因此選項A、B、C的說法都是錯誤的。6．下列說法可以證明反應N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)已達到平衡狀態的是()A．1個N≡N鍵斷裂的同時，有3個H—H鍵形成B．1個N≡N鍵斷裂的同時，有3個H—H鍵斷裂C．N2、H2、NH3的分子數之比為1∶3∶2D．1個N≡N鍵斷裂的同時，有6個H—N鍵形成解析：選AA中表示的反應方向相反，正確；B、D中表示的反應方向相同，故B、D錯誤；C中N2、H2、NH3的分子數之比為1∶3∶2時未必達到平衡。7．工業上常用煤和水作原料經過多步反應制得氫氣，其中一步反應原理為CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，下面選項的條件中可推斷該反應達到平衡狀態的是()A．單位時間內消耗1mol的H2O同時生成1mol的H2B．兩個H—O鍵斷裂的同時有兩個CO鍵斷裂C．反應容器內的氣體密度不再發生變更D．混合氣體的相對分子質量不再發生變更解析：選B單位時間內消耗1mol的H2O，表示的是正反應速率，生成1mol的H2表示的也是正反應速率，無法說明反應達到平衡狀態，A項錯誤；兩個H—O鍵斷裂表示的是正反應速率，兩個CO鍵斷裂表示的是逆反應速率，且正、逆反應速率相等，說明反應達到平衡狀態，B項正確；在恒容密閉容器中，混合氣體的質量和體積始終不變，則混合氣體的密度始終不變，所以反應容器內的氣體密度不再發生變更不能說明反應達到平衡狀態，C項錯誤；該反應是氣體的總物質的量不變的可逆反應，依據M＝eq\f(m,n)，混合氣體的相對分子質量始終不發生變更，所以相對分子質量不變不能說明反應達到平衡狀態，D項錯誤。8．在肯定溫度下的定容密閉容器中，當物質的下列物理量不再變更時，表明反應：A(s)＋2B(g)C(g)＋D(g)已達到平衡的是()A．混合氣體的壓強B．混合氣體的密度C．A的物質的量濃度D．氣體的總物質的量解析：選B因為化學方程式兩邊氣體體積相等，故混合氣體的壓強和總物質的量均始終保持不變，不能用它們作為推斷反應是否達到平衡的標記，故A、D不合題意；由于物質A是固體，沒有物質的量濃度，C錯誤；反應中有固體參加使得ρ(氣)是一個變更量，故當ρ(氣)不再變更時，說明反應達到平衡，B正確。9．某反應進行過程中，各物質物質的量的變更狀況如圖所示。下列說法正確的是()A．C、D是生成物B．反應的方程式：2A＋Beq\o(=,\s\up7(D))2CC．2min后各物質的物質的量不再變更D．該反應不是可逆反應解析：選CD在反應前后物質的量不變，在反應中起催化劑的作用，反應中，A、B的物質的量削減，C的物質的量增多，故A、B是反應物，C為生成物。其中Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)＝2∶1∶2，反應進行到2分鐘時，A、B、C的物質的量恒定，表明反應處于平衡狀態，故該反應為可逆反應。即反應方程式為：2A＋B2C。10．在4L密閉容器中充入6molA氣體和5molB氣體，在肯定條件下發生反應：3A(g)＋B(g)2C(g)＋xD(g)ΔH＜0，達到平衡時，生成了2molC，經測定D的濃度為0.5mol·L－1，下列推斷不正確的是()A．x＝1B．平衡時B的轉化率為20%C．B的轉化率不變，該反應達到平衡狀態D．容器內溫度保持恒定，該反應達到平衡狀態解析：選A平衡時c(C)＝c(D)＝0.5mol·L－1，可知x＝2；B的轉化率為eq\f(1mol,5mol)×100%＝20%；B的轉化率不變，容器內溫度保持恒定說明各物質的量保持恒定，反應達到平衡狀態。11．對可逆反應4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)，下列敘述正確的是()A．達到化學平衡時，4v正(O2)＝5v逆(NO)B．若單位時間內生成xmolNO的同時，消耗xmolNH3，則反應達到平衡狀態C．達到化學平衡時，若增大容器體積，則正反應速率減小，逆反應速率增大D．化學反應速率的關系是2v正(NH3)＝3v正(H2O)解析：選A依據不同物質表示同一反應速率時的關系可知，v逆(O2)∶v逆(NO)＝5∶4，v逆(NO)＝eq\f(4,5)v逆(O2)，代入A中表達式知v正(O2)＝v逆(O2)，A正確；NO的生成與NH3的消耗同時表示正反應速率，故B不正確；達到平衡時，增大容器體積，反應物、生成物濃度同時減小，正逆反應速率同時減小，C不正確；在反應的隨意狀態總有v正(NH3)∶v正(H2O)＝4∶6，即3v正(NH3)＝2v正(H2O)，D不正確。12．肯定條件下，可逆反應：X(g)＋3Y(g)2Z(g)，若X、Y、Z的起始濃度分別為c1mol·L－1、c2mol·L－1、c3mol·L－1(均不為零)，反應達到平衡時，X、Y、Z的濃度分別為0.1mol·L－1、0.3mol·L－1、0.08mol·L－1。則下列推斷不正確的是()A．c1∶c2＝1∶3B．平衡時，Y和Z的生成速率之比為3∶2C．X、Y的轉化率不相等D．c1的取值范圍為0<c1<0.14解析：選C依據題給數據和反應方程式分析，X和Y的平衡濃度之比為1∶3，反應中濃度變更量之比為1∶3，故c1∶c2＝1∶3，A正確；平衡時，Y和Z的生成速率之比等于化學方程式中化學計量數之比，等于3∶2，B正確；X、Y的變更量之比和起始量之比相同，所以二者轉化率相等，C錯誤；利用極限法分析，c1的取值范圍為0<c1<0.14，D正確。二、非選擇題13．下列說法中能說明2HI(g)H2(g)＋I2(g)已達平衡狀態的是__________。(1)單位時間內生成nmolH2的同時生成nmolHI；(2)一個H—H鍵斷裂的同時有兩個H—I鍵斷裂；(3)c(HI)＝c(I2)；(4)反應速率：v(H2)＝v(I2)＝eq\f(1,2)v(HI)；(5)c(HI)∶c(I2)∶c(H2)＝2∶1∶1；(6)溫度和體積肯定時，某一生成物濃度不再變更；(7)溫度和體積肯定時，容器內壓強不再變更；(8)條件肯定，混合氣體的平均相對分子質量不再變更；(9)溫度和體積肯定時，混合氣體的顏色不再發生變更；(10)溫度和壓強肯定時，混合氣體的密度不再發生變更。解析：(1)生成nmolH2的同時生成nmolHI說明正反應速率大于逆反應速率。(2)一個H—H鍵斷裂(逆反應方向)兩個H—I鍵斷裂(正反應方向)，即v正＝v逆。(3)平衡狀態時c(HI)、c(I2)濃度不變，但不肯定相等。(4)無論是否達到平衡狀態都有這樣的關系，未表示出正、逆反應速率。(5)平衡狀態時不肯定有這樣的濃度關系。(6)生成物濃度不變，達到平衡狀態。(7)無論是否達到平衡容器內的壓強都不變。(8)氣體的總質量不變，氣體的物質的量也不變，故無論是否達到平衡狀態其平均相對分子質量都不變更。(9)反應體系中顏色不變即說明c(I2)不變更，達到平衡。(10)都是氣體且體積不變，密度始終不發生變更。答案：(2)(6)(9)14．在200℃時，將amolH2(g)和bmolI2(g)充入體積為VL的密閉容器中，發生反應：I2(g)＋H2(g)2HI(g)。(1)反應剛起先時，由于c(H2)＝________________，c(I2)＝________，而c(HI)＝________，所以化學反應速率________(填“v正”或“v逆”，下同)最大，而________最小(為零)。(2)隨著反應的進行，反應混合物中各組分濃度的變更趨勢為c(H2)______，(填“增大”“減小”或“不變”，下同)c(I2)______，而c(HI)________，從而化學反應速率v正________，而v逆________。(3)當反應進行到v正與v逆________時，此可逆反應就達到了平衡，若保持外界條件不變時，反應混合物中各組分的物質的量、物質的量濃度、質量分數、體積分數、反應物的轉化率和生成物的產率等都將________。解析：反應起先時，c(H2)＝eq\f(a,V)mol·L－1，c(I2)＝eq\f(b,V)mol·L－1，c(HI)＝0，此時v正最大，v逆＝0；隨著反應的進行，c(H2)減小，c(I2)減小，c(HI)增大，故v正減小，v逆增大；當反應進行至v正＝v逆時，各組分的濃度保持不變，即反應處于平衡狀態。答案：(1)eq\f(a,V)mol·L－1eq\f(b,V)mol·L－10v正v逆(2)減小減小增大減小增大(3)相等不變15．在2L密閉容器內，800℃時反應2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)體系中，n(NO)隨時間的變更如表：時間/s012345n(NO)/mol0.0200.0100.0080.0070.0070.007(1)如圖表示NO2的濃度變更的曲線是________。用O2表示從0～2s內該反應的平衡速率v＝__________。(2)能說明該反應已達到平衡狀態的是________。A．v(NO2)＝2v(O2)B．容器內壓強保持不變C．v逆(NO)＝2v正(O2)D．容器內密度保持不變解析：該反應達平衡時，n(NO)＝0.007mol，此時n(NO2)＝0.013mol，其濃度變更量為0.0065mol·L－1，所以表示NO2變更的曲線是b。0～2s內，Δn(O2)＝eq\f(1,2)Δn(NO)＝0.006mol，v(O2)＝eq\f(Δn,v·Δt)＝eq\f(0.006mol,2L×2s)＝1.5×10－3mol·L－1·s－1。在(2)中，A表示是同一方向的速率，在任何時候都成立，而D中容器的體積及氣體的總質量都不變，氣體的密度也始終不變。答案：(1)b1.5×10－3mol·L－1·s－1(2)BC[實力提升]16．將2molSO2和1molO2充入體積為2L的密閉容器中，在肯定條件下發生反應O2(g)＋2SO2(g)2SO3(g)。經過10s達到平衡狀態，此時c(SO3)＝0.4mol·L－1。(1)在達到平衡的過程中v(SO2)＝________。(2)有同學認為平衡是在肯定條件下成立的，變更條件時平衡會發生變更，所以可以通過變更條件使SO3的平衡濃度變為1mol·L－1，你認為這種說法正確嗎？________(填“正確”或“不正確”)。解析：(1)平衡時c(SO3)＝0.4mol·L－1，則轉化的c(SO2)＝0.4mol·L－1，v(SO